WO2017191385A1 - Peinture aqueuse applicable par rideau sur un substrat verrier - Google Patents

Peinture aqueuse applicable par rideau sur un substrat verrier Download PDF

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WO2017191385A1
WO2017191385A1 PCT/FR2017/050744 FR2017050744W WO2017191385A1 WO 2017191385 A1 WO2017191385 A1 WO 2017191385A1 FR 2017050744 W FR2017050744 W FR 2017050744W WO 2017191385 A1 WO2017191385 A1 WO 2017191385A1
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polyacrylamide
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Inventor
Julien BEAUMONT
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C09D133/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide

Definitions

  • the invention relates to paints adapted to many types of substrates, and in particular in the context of the Applicant's activity, to a glass substrate. It may be a paint to cover the reflective coating of a mirror, or to make a colored decorative glass, including tiles or tiled colored glass plates as marketed by the Saint-Gobain Glass France Company under the registered trademark Planilaque® and applied in particular for interior decoration (wall, kitchen splashback, bathroom ).
  • paints are advantageously hardenable, that is to say, resistant to heat treatment quenching glazing, after which they must not have blackening points.
  • they may be free of additives or organic fillers, likely to degrade at high temperature during quenching and blacken the layer.
  • paints are preferably applicable over a width at least equal to 3210 mm (Full Float Width - PLF), in particular by the curtain technique.
  • the inventors have found that certain aqueous paints, in particular with silicate binder, can not be implemented by curtain because the liquid layer is not sufficiently stable. They have therefore endeavored to develop a paint composition capable of forming a stable curtain on a sufficient time scale for the application in order to avoid that parts of the substrate are not covered with paints.
  • the absence of a hole in the curtain should also be combined with a good adaptability of the viscosity of the paint, so as to adjust the thickness of paint deposited, that is to say the speed of flow of the curtain in according to the speed of advance of the glass ribbon.
  • the invention which, accordingly, relates to an aqueous paint composition applicable to a glass substrate by the curtain technique, characterized in that it contains at least 0.03 and at most 0 , 08% by weight of partially hydrolysed polyacrylamide.
  • the instability of the paint curtain seems to be related to a flocculated state of the aqueous paint, and the Partially hydrolysed polyacrylamide acts as a powerful dispersing agent which has the particularity of being able to be of very large molecular masses, of the order of tens of millions of grams. This feature makes it possible to increase the viscosity of the composition with very low levels of partially hydrolysed polyacrylamide.
  • composition of the invention According to preferred features of the composition of the invention:
  • the partially hydrolyzed polyacrylamide has a molecular weight measured by field flow fractionation asymmetric flow at least equal to 10 6, preferably 3. 10 6, at most equal to 30. 1 0 6 Dalton; this measurement method is called "Asymmetrical (or Asymmetric) flow field-flow fractionation" - also known as AF4 - in English; it may in particular be implemented by an apparatus marketed by the Coriolis Company under the registered trademark Wyatt Eclipse® DUALTEC System;
  • silicate binder such as potassium silicate and / or lithium.
  • Another object of the invention is a method of applying an aqueous paint composition previously described by the curtain technique in a single pass.
  • the coating thus obtained can be called monolayer.
  • the subject of the invention is also a glass substrate coated with a composition described above or by implementing the method according to the invention, characterized in that the paint coating is free of holes, that is to say that the paint is perfectly covering, that the coating has no discontinuity.
  • the thickness of the dry paint coating of this substrate does not vary by more than 5% above or below an average value
  • a white paint based on potassium silicate sold under the name Unikalo® Kalium Silikat Smooth Finishing is used by the Society of Dyes of South-West (France). It is an aqueous paint with a dry matter content of 58.5% by weight.
  • the paint is deposited on a curtain glass top, obtained by passing the paint through a gap of 0.7 mm aperture in the center and 0.8 mm on the sides and 84 cm wide.
  • the flow of the paint through the slot is by gravity and not under pressure other than the hydrostatic pressure.
  • the slot is 14 cm high above the glass.
  • the total paint flow varies from 330 to 508 g / s.
  • the curtain (or web) of paint formed is unstable and the opening frequency of the web varies between one and two tears per second.
  • a flow curve of each paint in stress that is to say a curve of its stress in Pa as a function of its shear rate in s ' 1 , is established by means of a rotary viscometer (Anton Paar rheometer). MCR 302 with a cone-plane geometry -diameter 50 mm, angle 2 ° -). The curve has a plateau reflecting a flocculated character.
  • the viscosity of the paint is measured by time in CF4 (Ford cut 4-hole 4 mm in diameter) according to ASTM D 1200.
  • the paint is too viscous, does not flow through the hole, and its viscosity is indefinite.
  • the partially hydrolyzed polyacrylamide has a molecular weight of 10. June 10 Dalton measured by field flow fractionation asymmetric flow (AF4 abbreviation in English), by means of a device sold by the Coriolis Company under the registered trademark Wyatt Eclipse DUALTEC System.
  • a dry coating free of holes with a thickness between 20 and 60 ⁇ and not varying more than 5% above or below a mean value.
  • a desired average thickness of the dry coating of 40 ⁇ can be easily obtained by adjusting the opening of the slot mentioned above, varying the thickness of the liquid layer.

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Abstract

L'invention a trait à - une composition de peinture aqueuse applicable sur un substrat verrier par la technique du rideau, caractérisée en ce qu'elle contient au moins 0,03 % en poids de polyacrylamide partiellement hydrolysé; et à - un substrat verrier revêtu au moyen de cette composition.

Description

PEINTURE AQUEUSE APPLICABLE PAR RIDEAU SUR UN SUBSTRAT
VERRIER
L'invention est relative à des peintures adaptées à de nombreux types de substrats, et en particulier dans le cadre de l'activité de la Demanderesse, à un substrat verrier. Il peut s'agir d'une peinture pour recouvrir le revêtement réfléchissant d'un miroir, ou bien de réaliser un verre coloré décoratif, notamment des carreaux ou plaques de verre coloré de type carrelage tels que commercialisés par la Société Saint- Gobain Glass France sous la marque enregistrée Planilaque® et appliqués en particulier pour la décoration d'intérieur (paroi murale, crédence de cuisine, salle de bain ...).
Dans ces peintures plusieurs types de propriétés sont recherchés.
Ces peintures sont avantageusement trempables, c'est-à-dire résistantes aux traitements thermiques de trempe des vitrages, à l'issue desquels elles ne doivent pas présenter de points de noircissement. Pour cela, elles pourront être exemptes d'additifs ou charges organiques, susceptibles de se dégrader à haute température pendant la trempe et noircir la couche.
Ces peintures sont de préférence applicables sur une largeur au moins égale à 3210 mm (Pleine Largeur Float - PLF), notamment par la technique du rideau. Les inventeurs ont constaté que certaines peintures aqueuses, notamment à liant silicate, ne peuvent pas être mises en œuvre par rideau car la nappe liquide n'est pas suffisamment stable. Ils se sont donc attachés à élaborer une composition de peinture apte à former un rideau stable sur une échelle de temps suffisante pour l'application afin d'éviter que des parties du substrat ne soient pas recouvertes de peintures. L'absence de trou dans le rideau devait également être combinée avec une bonne adaptabilité de la viscosité de la peinture, de manière à pouvoir régler l'épaisseur de peinture déposée, c'est-à-dire la vitesse d'écoulement du rideau en fonction de la vitesse d'avancement du ruban de verre.
Ce but a pu être atteint par l'invention qui, en conséquence, a pour objet une composition de peinture aqueuse applicable sur un substrat verrier par la technique du rideau, caractérisée en ce qu'elle contient au moins 0,03 et au plus 0,08 % en poids de polyacrylamide partiellement hydrolysé. L'instabilité du rideau de peinture semble liée à un état floculé de la peinture aqueuse, et le polyacrylamide partiellement hydrolysé agit comme un puissant agent de dispersion qui a la particularité de pouvoir être de masses moléculaires très importantes, de l'ordre de dizaines de millions de grammes. Cette particularité permet d'accroître la viscosité de la composition avec de très faibles teneurs en polyacrylamide partiellement hydrolysé. Par contre il faut veiller à l'introduire dans la composition à une concentration inférieure à la concentration critique d'enchevêtrement, c'est-à-dire en régime dilué, par opposition au régime concentré dans lequel les chaînes moléculaires sont en contact les unes avec les autres. Cette mesure vise à s'affranchir d'effets élastiques néfastes,
Selon des caractéristiques préférées de la composition de l'invention :
- le polyacrylamide partiellement hydrolysé a une masse moléculaire mesurée par fractionnement d'écoulement de champ par écoulement asymétrique au moins égale à 106, de préférence 3. 106, au plus égale à 30. 1 06 Dalton ; cette méthode de mesure est appelée « Asymmetrical (ou Asymmetric) flow field-flow fractionation » - connue aussi sous l'abbréviation AF4 - en anglais ; elle peut notamment être mise en œuvre par un appareil commercialisé par la Société Coriolis sous la marque enregistrée Wyatt Eclipse® DUALTEC System ;
- elle est basique et au moins 20 %, respectivement au plus 80 % des fonctions amide du polyacrylamide sont hydrolysées en COO" ; le polyacrylamide partiellement hydrolysé est un polyélectrolyte ;
sa teneur en extrait sec est au moins égale à 30, et par ordre croissant de préférence, 35 et 40 % en poids, et
- au plus égale à 75, et par ordre croissant de préférence, 70 et 65 % en poids ;
elle est à base de liant au silicate tel que silicate de potassium et/ou lithium.
Un autre objet de l'invention consiste en un procédé d'application d'une composition de peinture aqueuse décrite précédemment par la technique du rideau en un seul passage. Le revêtement ainsi obtenu peut être qualifié de monocouche.
L'invention a aussi pour objet un substrat verrier revêtu au moyen d'une composition décrite précédemment ou par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce que le revêtement de peinture est exempt de trou, c'est-à-dire que la peinture est parfaitement couvrante, que le revêtement ne présente aucune discontinuité.
De préférence, l'épaisseur du revêtement de peinture sec de ce substrat ne varie pas de plus de 5 % au-dessus ou en-dessous d'une valeur moyenne
L'invention sera mieux comprise à la lumière de l'exemple de réalisation suivant.
Exemple
On emploie une peinture blanche à base de silicate de potassium commercialisée sous la dénomination Unikalo® Kalium Silikat Finition Lisse par la Société des Colorants du Sud-Ouest (France). C'est une peinture aqueuse dont la teneur en extrait sec est de 58,5 % en poids.
On dépose la peinture sur un plateau de verre par rideau, obtenu par passage de la peinture dans une fente de 0,7 mm d'ouverture au centre et 0,8 mm sur les côtés sur 84 cm de large. L'écoulement de la peinture à travers la fente se fait par gravité et non sous une pression autre que la pression hydrostatique. La fente est à 14 cm de hauteur au-dessus du verre.
Le débit total de peinture varie de 330 à 508 g/s.
Le rideau (ou nappe) de peinture formé est instable et la fréquence d'ouverture de la nappe varie entre une et deux déchirures par seconde.
On établit une courbe d'écoulement de chaque peinture en contrainte, c'est-à-dire une courbe de sa contrainte en Pa en fonction de son taux de cisaillement en s'1, au moyen d'un viscosimètre rotatif (rhéomètre Anton Paar MCR 302 avec une géométrie cône-plan -diamètre 50 mm, angle 2 °-). La courbe présente un plateau traduisant un caractère floculé.
On mesure la viscosité de la peinture par le temps en CF4 (COUPE Ford 4 -trou de 4 mm de diamètre) selon la norme ASTM D 1200. La peinture est trop visqueuse, ne s'écoule pas par le trou, et sa viscosité est indéfinie.
On ajoute 1 % en poids d'eau à la peinture ; cela ne change pas l'évaluation de la viscosité par le temps en CF4, qui reste indéfinie.
A cette composition de la peinture et de 1 % en poids d'eau, on ajoute différentes proportions d'une solution aqueuse de polyacrylamide partiellement hydrolysé (HPAM) à 0, 1 % en poids, commercialisée par la Société SNF sous la marque enregistrée Floset® 1 13 NG. Pour des quantités en poids ajoutées de cette solution aqueuse de 1 /3, 35 %, 38 %, 40 % et 42 %, on mesure des temps CF4 respectifs de 49, 40, 32, 29 et 26 s.
Le polyacrylamide partiellement hydrolysé a une masse moléculaire de 10. 106 Dalton mesurée par fractionnement d'écoulement de champ par écoulement asymétrique ( abbréviation AF4 en anglais), au moyen d'un appareil commercialisé par la Société Coriolis sous la marque enregistrée Wyatt Eclipse® DUALTEC System.
De plus, au fur et à mesure de l'ajout de solution aqueuse de HPAM jusqu'à la valeur de 42 % en poids, on constate une disparition progressive du caractère floculé de la composition, signalée par la disparition progressive du plateau sur les courbes d'écoulement (contrainte en Pa en fonction de son taux de cisaillement en s"1), établies comme précisé ci-dessus. La stabilité des nappes formées avec les compositions comprenant la solution aqueuse de HPAM est satisfaisante dans les conditions de dépôt par rideau décrites précédemment.
En un seul passage de rideau on obtient ici chaque fois un revêtement sec exempt de trou, d'épaisseur comprise entre 20 et 60 μιη et ne variant pas de plus de 5 % au-dessus ou en-dessous d'une valeur moyenne. Une épaisseur moyenne visée du revêtement sec de 40 μιη peut être aisément obtenue par réglage de l'ouverture de la fente mentionnée ci-dessus, faisant varier l'épaisseur de la nappe liquide.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Composition de peinture aqueuse applicable sur un substrat verrier par la technique du rideau, caractérisée en ce qu'elle contient au moins 0,03 et au plus 0,08 % en poids de polyacrylamide partiellement hydrolysé.
2. Composition selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le polyacrylamide partiellement hydrolysé a une masse moléculaire mesurée par fractionnement d'écoulement de champ par écoulement asymétrique au moins égale à 106 Dalton.
3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite masse moléculaire est au moins égale à 3. 106 Dalton.
4. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite masse moléculaire est au plus égale à 30. 106 Dalton.
5. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est basique et en ce qu'au moins 20 % des fonctions amide du polyacrylamide sont hydrolysées en COO".
6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'au plus 80 % des fonctions amide du polyacrylamide sont hydrolysées en COO".
7. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa teneur en extrait sec est au moins égale à 30, et par ordre croissant de préférence, 35 et 40 % en poids.
8. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sa teneur en extrait sec est au plus égale à 75, et par ordre croissant de préférence, 70 et 65 % en poids.
9. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est à base de liant au silicate.
10. Procédé d'application d'une composition de peinture aqueuse selon l'une des revendications précédentes par la technique du rideau en un seul passage.
1 1 . Substrat verrier revêtu au moyen d'une composition selon l'une des revendications 1 à 9 ou par la mise en œuvre du procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le revêtement de peinture est exempt de trou.
12. Substrat selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement de peinture sec ne varie pas de plus de 5 % au-dessus ou en- dessous d'une valeur moyenne.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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